高效驱油化学剂设计与评价|表面活性剂|聚合物|油藏

高效驱油化学剂设计与评价

2021-09-02 06:25:42　来源: 赛杰奥举报

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随着聚合物驱和聚合物/表面活性剂二元复合驱技术在油田的推广应用，以及所应用的油藏条件日益严苛，对聚合物和表面活性剂的耐温抗盐等性能的要求也不断提高，单纯通过增加聚合物分子量和调整表面活性剂配方已难以满足高温高矿化度油藏的开采需求。本书从分子模拟技术在驱油剂设计中的应用出发，重点介绍新型表面活性剂和驱油用聚合物分子结构优化设计、合成，建立了表面活性剂和聚合物的关键性能指标评价新方法。

随着工业的发展，世界对能源的需求日益增加。相比于太阳能、风能等其他能源，石油、天然气作为战略物资，在能源供应方面发挥着更加重要的作用。然而近年来，由于石油开采技术水平的限制，我国石油的平均采收率仅为35%左右，并且对进口石油资源的需求越来越大，导致国家经济和能源安全将面临巨大的挑战。2019年，我国原油进口量超过5亿t，同比增长9.5%，石油对外依存度上升至72%。化学复合驱油技术是20世纪80年代中期出现的一种三次采油技术，在油田得到广泛应用。其中以聚合物驱和聚合物/表面活性剂二元复合驱技术相对较为成熟，在我国东部大油田已进入工业化应用，而且呈逐年递增的趋势。有关提高采收率的研究表明，全球提高采收率项目有11%是关于化学驱的。在化学驱提高采收率技术中，聚合物驱所占比例超过77%，另外23%是聚合物/表面活性剂二元复合驱。聚合物驱和二元复合驱是相对经济有效、可持续发展的、提高采收率的新技术，对我国石油工业和国民经济具有重大战略意义。

聚合物驱通过向水相中加入聚合物，增加水的黏度，降低水油流度比，同时降低水的相对渗透率，实现吸水剖面的调整，提高水相波及体积。二元复合驱是利用聚合物与表面活性剂的协同作用，在利用聚合物的黏弹性提高波及系数的同时，利用表面活性剂降低油水界面张力的能力，提高洗油效率，进一步提高采收率。目前，中国石化化学驱Ⅰ类和Ⅱ类油藏已基本动用，Ⅲ类高温高盐油藏是下一步攻关的重要阵地，聚合物驱和二元复合驱应用的油藏条件越来越苛刻，常规聚合物耐温抗盐能力差的问题开始暴露，并且表面活性剂在该类油藏条件下也容易产生沉淀，使得界面活性大幅度降低，极大地约束了高温高盐油藏下聚合物驱和二元复合驱的应用。因此，如何研发出适用于Ⅲ类高温高盐油藏的聚合物和表面活性剂成为目前的关键问题。

表1 不同类型表面活性剂降低油水界面张力的能力

图1 不同浓度的表面活性剂降低1A-4井原油的界面张力

本书从分子结构设计出发，研究了不同功能型聚合物分子结构对水溶性、增黏性、稳定性等性能的影响，探讨了引入不同官能团的合成方法和表征手段。通过对该部分内容的阐述，为表面活性剂和聚合物的研发提供设计思路。

两性表面活性剂具有超低的界面张力、良好的水溶性、较强的耐温抗盐能力，是目前油田常用的表面活性剂。本书研究了应用广泛的羧酸盐型和磺酸盐型两性表面活性剂的分子结构对水溶性、降低界面张力能力、热稳定性等性能的影响，并探讨了不同官能团合成方法的优缺点。

目前对聚合物质量的控制是以表观黏度为主的质量控制体系，但是随着新型聚合物在合成过程中引入一些耐温抗盐单体和缔合单体，表观黏度高的聚合物驱油效果不一定好，并且目前对表面活性剂质量的控制以测试表面活性剂溶液和原油的界面张力为主，但是研究发现，表面活性剂溶液和原油的界面张力越低并不一定代表洗油效率越高。因此，针对目前评价方法存在的问题，本书对表面活性剂和聚合物的新性能评价方法进行了介绍。

本书是作者多年从事化学驱中驱油剂分子设计合成与评价工作的成果总结，具有很强的实际应用价值，反映了当前化学驱用聚合物表面活性剂的最新成果和研究水平，对从事油田化学剂研制与成果转化应用及性能评价的工作人员具有重要的参考价值。

图2 CU222C(AB2C)分子结构和不饱和疏水碳链

图3 AB2C 的合成路线

本书可作为高等院校相关专业的教学参考书，对从事油气田开发的科研人员、教师及研究生具有一定的学习参考价值。

ISBN 978-7-03-067104-2

责任编辑：耿建业冯晓利

本文摘编自《高效驱油化学剂设计与评价》【祝仰文窦立霞季岩峰曹绪龙徐辉潘斌林编著．北京：科学出版社，2021.08】一书。